contactanos


Tesis

Resistencia a la corrosión de aleaciones Ni-Cr-Mo en diferentes condicionesmetalúrgicas

2010



Tesista Natalia Silvina ZADOROZNE
Ingeniera Química - Universidad Nacional de Misiones - Argentina
Magíster en Ciencia y Tecnología de Materiales - Instituto Sabato UNSAM/CNEA - Argentina
Director Dr. Ricardo M. CARRANZA.  CNEA, UNSAM - Argentina
CodirectorDr. Martín Alejandro RODRÍGUEZ.  CNEA, UNSAM, CONICET - Argentina
Lugar de realizaciónDivisión Corrosión - Departamento Materiales -  - Centro Atómico Constituyentes - CNEA - Argentina
Fecha Defensa 25/03/2010
Jurado Dra. Silvia Beatriz FARINA.  CNEA, UNSAM, CONICET - Argentina
Dra. Silvia REAL.  INIFTA, UTN, CONICET - Argentina
Dra. Marcela VÁZQUEZ.  INTEMA, UNMdP, CONICET - Argentina
Código IS/T 121/10

Título completo

Resistencia a la corrosión de aleaciones Ni-Cr-Mo en diferentes condicionesmetalúrgicas

Resumen

La aleación C-22 (Ni-22Cr-13Mo-3W), presenta excelentes propiedades frente a la corrosión en medios oxidantes y reductores; y gracias a éstas es una de las candidatas para la fabricación de contenedores de residuos nucleares de alto nivel. Recientemente, se han introducido nuevas aleaciones a la familia Ni-Cr-Mo. Una de ellas es la aleación C-22HS (Ni-21Cr-17Mo), que posee una mayor resistencia mecánica, preservando las excelentes propiedades frente a la corrosión. La otra es la aleación HYBRID-BC1 (Ni-22Mo-15Cr), la cual presenta una mayor resistencia en medios reductores, como ácido clorhídrico y sulfúrico, incluso en presencia de oxígeno y otros oxidantes en el medio corrosivo. La microestructura original de las aleaciones Ni-Cr-Mo es una solución sólida con estructura cristalina fcc (MA: Mill Annealing). Cuando estas aleaciones se exponen a temperaturas de 300 a 600ºC, ocurre una transformación de ordenamiento de largo alcance (LRO: Long Range Ordering). Esta reacción genera una fase ordenada de forma homogénea y de composición química similar a la de la matriz. Esta nueva fase no modifica las propiedades frente a la corrosión, pero sí origina un aumento de la resistencia mecánica. En el rango de temperaturas de 600 a 1000ºC, se presenta la precipitación de intermetálicos (fases μ, σ y P) denominados fases topológicamente compactas (TCP: Topollogically ó Tetrahedrally Closed Packed). Este proceso es heterogéneo y comienza en los bordes de grano. La precipitación de estas fases TCP vuelve a la aleación susceptible a la corrosión intergranular en ciertos medios. En este trabajo se aplicaron técnicas electroquímicas para evaluar en forma comparativa, el comportamiento frente a la corrosión general y localizada de las aleaciones C-22, C-22HS y HYBRID-BC1, en soluciones de NaCl 1M y HCl 1M, a 90ºC. Se utilizaron probetas de las aleaciones C-22 y C-22HS con diferentes tratamientos térmicos. Se determinaron la velocidad de corrosión generalizada, y el potencial de repasivación de la corrosión en rendijas. Se evaluaron los efectos del envejecido térmico y de la composición química en el sistema Ni-Cr-Mo. Se hallaron velocidades de corrosión generaliza del orden de 0,1 μm/año, en NaCl 1M y de 1 a 3 mm/año en HCl 1M, luego de 24 horas de inmersión, para las aleaciones C-22 y C-22HS. La aleación HYBRID-BC1 presentó velocidades del mismo orden en NaCl, pero en HCl 1M exhibió un mejor comportamiento, presentando velocidades de corrosión hasta dos órdenes de magnitud menores. El comportamiento frente a la corrosión generalizada en NaCl 1M fue similar para las tres aleaciones, independientemente de la composición química y de la microestuctura. En HCl 1M, la aleación HYBRID-BC1 presentó un mejor desempeño que las aleaciones C-22 y C-22HS. La aleación HYBRID-BC1 también presentó una menor susceptibilidad a la corrosión en rendijas que las aleaciones C-22 y C-22HS. Los distintos tratamientos térmicos realizados a la aleación C-22 no disminuyeron su susceptibilidad a la corrosión en rendijas; mientras que el envejecido térmico realizado a la aleación C-22HS sí disminuyó su resistencia a este tipo de corrosión. Las diferencias halladas entre la aleación HYBRID-BC1 y las otras dos aleaciones se atribuyeron a su mayor contenido de molibdeno

Complete Title

Corrosion resistance of Ni-Cr-Mo alloys in different metallurgical conditions

Abstract

Alloy C-22 (Ni-22Cr-13Mo-3W) shows an outstanding corrosion resistance in a wide variety of highly-corrosive environments. Due to its excellent corrosion resistance in oxidizing and reducing environments, Alloy C-22 has been selected as a candidate for the fabrication of the corrosion-resistant outer shell of the high-level nuclear waste containers.  New Ni-Cr-Mo alloys have been developed due to the increasing demand of the industry for corrosion resistant alloys with particular properties.  Alloy C-22HS (Ni-21%Cr-17%Mo) is a new high-strength corrosion resistant material which provides an excellent corrosion resistance and improved mechanical properties. Alloy HYBRID-BC1 (Ni-22%Mo-15%Cr) is intended for filling the gap between Ni-Mo and Ni-Cr-Mo alloys. This novel alloy is able to withstand HCl and H2SO4, even in the presence of dissolved oxygen and other oxidizing species in the environement.

The Mill Annealled condition (MA) ot the Ni-Cr-Mo alloys is an fcc solid solution.  Thermal aging of Ni-Cr-Mo alloys leads to microstructure changes depending on the temperature range and exposure time at temperature. A Long Range Ordering (LRO) reaction can occur in the range of 350ºC to 600ºC. This homogeneous ordering reaction does not seem to affect the corrosion resistance and produces only a slight loss in ductility.  Topollogically or Tetrahedrally Closed Packed (TCP) phases, like μ, σ and P, may form when Ni-Cr-Mo alloys are exposed in the range of 600ºC to 1100 ºC. These phases could have a detrimental effect upon corrosion resistance and cause a loss of mechanical ductility. The precipitation of TCP phases is heterogeneous and starts at grain boundaries.  The sensitized alloy is prone to intergranular attack in certain environments.

The aim of the present work was to compare the general corrosion rate and the crevice corrosion susceptibility of alloys C-22, C-22HS and HYBRID-BC1 in different metallurgical conditions when exposed to 1M NaCl and 1M HCl at 90ºC. The effects of the alloy composition and different heat treatments were assessed.

Corrosion rates of approximately 0.1 µm/yr were found in 1M NaCl for all the tested alloys in the studied metallurgical conditions.  In 1M HCl, alloys C-22 and C-22HS showed corrosion rates in the range of 1 to 3 mm/yr, while alloy HYBRID-BC1 showed corrosion rates of ca 10 µm/yr.  None of the performed thermal aging treatments affected the corrosion rate of the tested alloys in the studied conditions.  Alloy HYBRID-BC1 showed lower crevice corrosion susceptibility than alloys C-22 and C-22HS in 1M NaCl at 90ºC.  Thermal aging treatments performed to alloy C-22 did not affect its crevice corrosion resistance, while the age hardening treatment performed to alloy C-22HS slightly reduced its crevice corrosion resistance.  The better performance of alloy HYBRID-BC1 in 1M HCl and its higher crevice corrosion resistance in 1M NaCl were attributed to its higher molybdenum content.


volver al listado

Bajate la app del
Instituto Sabato

Una fuente de información útil y un canal de comunicación para toda la comunidad universitaria.

PROXIMAMENTE